JP2004332152A

JP2004332152A - 原着熱接着性長繊維

Info

Publication number: JP2004332152A
Application number: JP2003129110A
Authority: JP
Inventors: Shuji Miyazaki; 修二宮崎; Shiro Ishibai; 司郎石灰
Original assignee: Unitika Fibers Ltd
Current assignee: Unitika Fibers Ltd
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】自然環境下で使用する産業資材や家庭用資材に用いると好適な色彩を有し、高強度で寸法安定性に優れた熱接着性原着長繊維を提供する。
【解決手段】着色顔料を含有するポリエステルを芯成分、酸化チタンを含有し、芯成分より低融点で融点が１３０〜２００℃であり、芯成分とは異色である共重合ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合繊維であって、切断強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、切断伸度が３０％以下であることを特徴とする原着熱接着性長繊維。鞘成分が、テレフタル酸成分、エチレングリコール成分を含有し、１，４−ブタンジオール成分、脂肪族ラクトン成分を含有する共重合ポリエステルである。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂加工に代えて用いることができる熱接着性の長繊維であって、原着でかつ光沢が抑えられており、メッシュシートやネット等の産業資材や家庭用資材に適している原着熱接着性長繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メッシュシート等の交点部の固定やターポリン用布帛等の通水性が重要視される用途では、塩化ビニル樹脂等の樹脂を用いて加工が行われている。
しかし、近年、塩化ビニル樹脂等は環境への影響が問題視され、樹脂加工を行わない加工方法が検討されるようになってきた。
【０００３】
その一つとして、鞘部が低融点成分である芯鞘型の熱接着性長繊維を用いて、製編織した後、熱処理を行って低融点成分を溶融又は軟化させ、交点部を固定したメッシュシートや網目形状を固定したネット等が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
また、このようなシートやネットを得る際、成形品の着色を行うには熱接着性長繊維自体が着色された原着糸が使用される。そして、これらの樹脂加工を行わないメッシュシートやネット等が各種用途に用いられるようになり、これに伴って、熱接着性繊維も各種用途で要望される色の原着糸が求められるようになってきた。
【０００５】
このような熱接着性繊維を用いてメッシュシートやターポリン用の布帛とする場合、製編織した布帛に熱処理を施すと、鞘成分が溶融すると同時にマルチフィラメント中の各単糸の芯部は集合し、集合した芯部の周囲を溶融した鞘成分が覆うことによりモノフィラメント状のものとなる。そして、このモノフィラメント状のものは芯部の密度が高くなっているので、より芯部の色彩が強調されたものとなり、溶融熱接着前よりも溶融熱接着後のほうが、成形品の色彩が濃く見える。
【０００６】
また、本発明者らは、特許文献３に示すように、芯部に耐候剤としてカーボンを含有させたことにより、黒原着色とした熱接着性繊維を提案した。特許文献３に示す熱接着性繊維は、鞘部は顔料を含有せず、ブライトであったため、溶融熱接着後は芯部の黒色が強調されるとともに、鞘部の光沢も強く見えるようになり、このようなメッシュシートやネット等の成形品は、自然環境下等で使用すると違和感のある色彩を示し、家庭資材に用いた場合は、落ち着きの無い色彩であった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２７１２４５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２７１２７０号公報
【特許文献３】
特開２００２−１９４６２２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決し、自然環境下で使用する産業資材や家庭用資材に用いる場合において好適な色彩を呈することができ、かつ高強度で寸法安定性に優れる原着熱接着性長繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、着色顔料を含有するポリエステルを芯成分、酸化チタンを含有し、芯成分より低融点で融点が１３０〜２００℃であり、芯成分とは異色である共重合ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合繊維であって、切断強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、切断伸度が３０％以下であることを特徴とする原着熱接着性長繊維を要旨とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の熱接着性原着長繊維は、主に産業資材や生活資材用途に用いられるため、高い接着力と強度が必要とされ、また良好な製糸性を得るためにも、繊維断面形状は芯成分を補強成分とし、鞘成分を接着成分とする芯鞘構造とする。
【００１１】
また、芯成分に用いるポリエステルの主成分は、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等を用いることができるが、中でも、安価で汎用性があるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す。）が好ましい。また、芯成分には本来の性能を損なわない程度に第３成分が共重合されていてもよい。
【００１２】
芯成分の極限粘度〔η〕は０．７〜１．１程度が好ましく、この範囲より低くなると強度が劣り、また、高くなると鞘成分が低融点であり、延伸時に十分な熱処理が行えないため熱収縮率が高くなり好ましくない。
【００１３】
次に、本発明の原着熱接着性長繊維の着色は、芯成分に含有させる着色顔料で行うものである。そして、鞘成分は酸化チタンを含有することにより白色である。そして、メッシュシート等の成形品を高品位の色彩にするには、芯成分と鞘成分を異色にする。したがって、芯成分の原着色は白色以外とする。
【００１４】
芯成分に含有させる着色顔料としては、シアニン系、スチレン系、フタロシアニン系、アントラキノン系、ペリイン系、イソインドリノン系、キノフタロン系、テオインディゴ系等の顔料を用いることが好ましく、これらのうち１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００１５】
また、芯成分への着色顔料の添加は、重合時に添加することもできるが、着色顔料を変更する場合に、重合タンクを洗浄する必要があり、ロスが多大となり好ましくない。したがって、芯成分のポリエステルに着色顔料の含有量が２０〜４０質量％程度となるように練り込んでマスターバッチ化されたチップを作製し、紡糸時に芯成分のポリエステルチップと任意の顔料濃度になるように混合して用いるのが好ましい。
【００１６】
そして、芯成分中の着色顔料の含有量は０．３〜１．５質量％程度が好ましい。この範囲より小さくなると着色度合いが小さくなり、使用される用途が限られるようになる。また、１．５質量％を超えると、強度が劣るようになるばかりでなく、着色顔料が高価でありコスト面でも不利益となる。
【００１７】
次に、鞘成分は摩擦や屈曲による芯成分との剥離がし難く、芯成分と相溶性のある共重合ポリエステルが好ましく、このような共重合体は、２塩基酸又はその誘導体の１種もしくは２種以上と、グリコール系の１種もしくは２種以上とを反応させて得ることができる。
【００１８】
２塩基酸又はその誘導体の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、Ｐ−オキシ安息香酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族２塩基酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸の脂肪族２塩基酸、１，２−シクロブタンジカルボン酸等の脂肪族２塩基酸、脂肪族ラクトン成分等が挙げられる。
【００１９】
一方、グリコール類の例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンタンジオール、Ｐ−キシレンクリコール等やポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール類が挙げられる。
【００２０】
これらの２塩基酸又はその誘導体の１種もしくは２種以上と、グリコール系の１種もしくは２種以上からなる重合体は、熱的に安定性が良好であると共に、原料が比較的安価に供給されるので工業的に有利である。
【００２１】
その中でも、特にテレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステルは、比較的結晶化速度が速く、紡糸時の冷却の面からも好ましい。なお、脂肪族ラクトン成分としては、炭素数４〜１１のラクトンが好ましく、特に好ましいラクトンとしては、ε−カプロラクトン（ε−ＣＬ）が挙げられる。
【００２２】
そして、鞘成分の融点は、芯成分の融点より低く、１３０〜２００℃であり、好ましくは１４０〜１９０℃である。融点がこの範囲より低いと、使用される用途が限られるようになり、また、融点がこの範囲よりも高いと溶融接着時の加熱温度が高くなり、コスト面で不利益となるばかりでなく、溶融接着温度が高くなると芯成分が強度低下をおこすようになる。
【００２３】
したがって、本発明においては、芯成分のポリエステルとの融点差を５０〜１００℃とすることが好ましい。
【００２４】
そして、次に、鞘成分には光沢を抑制するために、酸化チタンを含有させて白色にする。これにより、前記したように、溶融熱接着後にフィラメント中の各単糸の芯部が集合し、その芯部の周りを鞘成分が覆うモノフィラメント形状となるため、溶融熱接着前と比べて芯部の色が濃く見えたり、光沢が強く見えるという現象を防ぐことができ、落ち着きのある高品位な色彩を有した成形品を得ることができる。
【００２５】
鞘成分中の酸化チタンの含有量は０．２〜１．０質量％、好ましくは０．３〜０．７質量％であり、この範囲より少ないと光沢を抑制する効果が劣り、また多くなると鞘成分が濃白色になり高品位の色彩の成形品が得られなくなり、また製糸性にも劣るようになり好ましくない。
【００２６】
また、本発明の原着熱接着性長繊維の鞘成分は、酸化チタンを含有することにより白色であるが、微量で本来の効果を損なわない程度に着色剤、顔料を含有していてもよく、また、抗菌剤、難燃剤、撥水剤、結晶核剤、制電剤、減粘剤等を添加することもできる。
【００２７】
鞘成分の極限粘度〔η〕は０．５〜０．９とすることが好ましい。この範囲より小さいと複合形態の斑が発生しやすく、また、大きいと溶融熱接着時の流動性が悪くなって、接着斑が発生しやすくなるので好ましくない。
【００２８】
本発明の長繊維においては、芯鞘質量比は１：１〜５：１が好ましく、鞘成分がこの範囲より大きくなると、高強度が得られ難くなる。また、鞘成分がこの範囲より小さくなると繊維全体としての接着力が劣るようになる。
【００２９】
また、本発明の原着熱接着性長繊維の切断強度は３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは４．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。切断強度がこれよりも低いと用途が限られるようになり好ましくなく、また、切断伸度を下記に示すように３０％以下、好ましくは１５〜２５％にし、このときの製糸性を考慮すると、６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下とすることが好ましい。
【００３０】
切断伸度は３０％以下、好ましくは１５〜２５％の範囲が好ましく、切断伸度がこれよりも高いとメッシュシート等の成形品の寸法安定性が劣るようになり、使用時の物体による衝撃や施工時の張力等で成形品の形状が変形し好ましくなく、また、低くなり過ぎると製糸性が劣るようになる。
【００３１】
繊維の断面形状は芯鞘構造であれば、鞘成分、芯成分とも異型でもよいが、紡糸口金が複雑になるため同心丸断面が好ましい。また、繊度も特に限定されるものではないが、複合化が容易で製糸性もよく、常用産資用に多く用いられるように、単糸繊度３〜２０ｄｔｅｘ程度が好ましい。
【００３２】
次に、本発明の原着熱接着性長繊維の製造方法について、一例を用いて説明する。
常用の溶融複合紡糸装置で製造することができるが、一旦未延伸糸で巻き取ると、鞘成分である共重合ポリエステルが低融点であることと、ガラス転移温度（ＴＧ）の低いものが多く、解除性等の問題が発生しやすいので、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行い、配向結晶化を促進させた後に巻き取るスピンドロー法が好ましく、コスト面でも有利である。スピンドロー法における巻き取り速度は２０００〜４０００ｍ／分程度が好ましく、この範囲より遅いと生産性が劣り、速いと製糸性や強度が劣るようになりやすい。
【００３３】
そして、本発明の原着熱接着性長繊維は、撚り等の後加工を施したものでもよく、また、他の繊維と混繊したものでもよい。また、本発明の繊維を用いて得られる布帛としては、製編織により得られる布帛が挙げられるが、組織の全てに本発明の繊維を用いたもののみならず、用途や目的により組織の一部に用いたものでもよい。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、実施例における各物性値は、次の方法で測定した。
（ａ）ポリエステルの極限粘度
フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）切断強度、伸度
ＪＩＳＬ−１０１３に従い、島津製作所製オートグラフＤＳＳー５００を用い、試料長２５ｃｍ、引っ張り速度３０ｃｍ／分で測定した。
（ｃ）融点
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−７型を使用し、昇温速度２０℃／分で測定した。
（ｄ）色彩
得られた繊維を、各々１２０Ｔ／ｍのＳ撚りを掛けて経糸と緯糸に用い、織り密度２０．５×１９．５本／２．５４ｃｍの原反を作製し、温度１７０℃の乾熱オーブン内で１分間熱処理を行い、得られたメッシュシートの色彩を目視で判定を行った。
○・・・光沢が抑制された高品位な色彩である。
△・・・光沢は抑制されているが高品位な色彩ではない。
×・・・光沢が強く品位に劣る色彩である。
【００３５】
実施例１
芯成分として、極限粘度〔η〕０．８０のＰＥＴ（融点２５４℃）チップと、極限粘度〔η〕０．７０のＰＥＴに着色顔料としてカーボンを３０質量％練り込んだマスターバッチチップを、カーボン含有量が０．６質量％になるように計量混合機で混合したものを用いた。鞘成分として、テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応で得られたテレフタル酸成分とエチレングリコール成分とのモル比が、１：１．１３のＰＥＴオリゴマーに、ε−カプロラクトンを酸成分に対して１５モル％及び１，４−ブタンジオールをジオール成分に対して５０モル％の割合で共重合し、かつ、着色顔料として酸化チタンを添加して重合された、極限粘度〔η〕０．７５、融点１６０℃、酸化チタンの含有量が０．４質量％の共重合ポリエステルを用いた。そして、常用の溶融複合紡糸装置を用い、孔直径が０．５ｍｍの芯鞘型の溶融複合紡糸口金を装着し、温度２８０℃、芯鞘質量比を３：１として紡出した。紡糸した糸条を長さ１５ｃｍ、温度３００℃に加熱された加熱筒内を通過させた後、長さ３０ｃｍの環状吹き付け装置で、冷却風温度１５℃、速度０．７ｍ／秒で冷却した。
次いで、油剤を付与して非加熱の第１ローラに引き取り、連続して温度９０℃の第２ローラで１．０２倍の引き揃えを行い、その後、温度１４０℃の第３ローラで５．２倍の延伸を行い、温度１２０℃の第４ローラで３％の弛緩処理を行って、１％のリラックスを掛けて速度３０００ｍ／分のワインダーに巻き取り、５５５ｄｔｅｘ／４８フィラメントの同心丸断面形状で黒原着色の熱接着性長繊維を得た。
【００３６】
実施例２
芯成分の着色顔料を、シアニン系ブルーとカーボンを質量比２．０：０．１で混合したものに変更した以外は実施例１と同様に行い、青原着色の熱接着性長繊維を得た。
【００３７】
比較例１
鞘成分に酸化チタンを添加しなかった以外は、実施例１と同様に行った。
【００３８】
比較例２
鞘成分に酸化チタンを添加しなかった以外は、実施例２と同様に行った。
【００３９】
比較例３
鞘成分の着色顔料にカーボンを用い、含有量を０．６質量％にした以外は実施例１と同様に行った。
【００４０】
比較例４
鞘成分の着色顔料に、シアニン系ブルーとカーボンを質量比２．０：０．１で混合したものを用い、含有量を０．６質量％にした以外は、実施例２と同様に行った。
【００４１】
比較例５
芯成分の着色顔料に酸化チタンを用いて鞘成分と同色とし、その含有量を０．６質量％とした以外は、実施例１と同様に行い、白原着色の熱接着性長繊維を得た。
【００４２】
実施例１〜２、比較例１〜５で得られた原着熱接着性長繊維の切断強度、切断伸度、色彩の評価結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表１からも明らかなように、実施例１〜２の繊維は切断強度、伸度ともに満足し、優れた色彩を有していた。
一方、比較例１〜２の繊維は酸化チタンを含有しないブライトなものであたため、光沢が強く、色彩評価に劣るものであった。また、比較例３〜４の繊維は、芯成分と鞘成分が同色で鞘成分は酸化チタンを含有しなかったため、いずれも色彩評価に劣るものであった。比較例５の繊維は、芯成分と鞘成分が同色であったため、色彩評価に劣るものであった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の原着熱接着性長繊維は、熱接着させることにより樹脂加工と同様の加工を施すことができ、熱接着後の成形品は、自然環境下においても好適な色彩を呈することができ、かつ高強度で寸法安定性に優れており、産業資材や家庭用資材に用いる場合において各種の用途に広く用いることが可能となる。

Claims

着色顔料を含有するポリエステルを芯成分、酸化チタンを含有し、芯成分より低融点で融点が１３０〜２００℃であり、芯成分とは異色である共重合ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合繊維であって、切断強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、切断伸度が３０％以下であることを特徴とする原着熱接着性長繊維。
鞘成分が、テレフタル酸成分、エチレングリコール成分を含有し、１，４−ブタンジオール成分、脂肪族ラクトン成分を含有する共重合ポリエステルである請求項１記載の原着熱接着性長繊維。